CH189737A - Interrupteur électrique à courant alternatif à soufflage de l'arc. - Google Patents

Description

Interrupteur eleetrique ä courant alternatif ä soufflage de rare. 0n sait qu'en principe un arc electrique s'eteint d'autant plus facilement que sa lon- gueur est plus Brande. C'est pourquoi certains interrupteurs, dans lesquels 1'arc est souffle par un fluide comprime, sont construits de telle Sorte que 1e soufflage allonge Parc 1e plus fortement possible Pendant toute sa duree.

D'autre Part, il est egalement connu que 1'energie dissipee par 1'arc augmente avec la longueur de cet arc et que la puissance des moyens de soufflage doit etre proportionnee ä cette energie electrique depensee par 1'arc Pendant la rupture.

Partant de cette constatation, an s'est efforee de reduire cette energie autant que possible et Fon a propose, ä cet effet, diffe- rents moyens limitant Pallongement de 1'arc par le soufflage ä une distance magima bien deterrninee et constante Pendant toute la du- rk de 1'interruption.

L'invention a pour but d'ameliorer 1e fonctionnement de ces interrupteurs par 1'em- ploi de moyens limitant temporairement cet allongement de 1'arc, Pendant que 1'intensite instantanee du courant alternatif qui 1e par- court est superieure ä une valeur determinee d'avance.

L'inventeur a reconnu, en effet, que pour pouvoir couper avec une source de soufflage donnee la puissance electrique la plus Brande possible, il est seulement utile de reduire 1'allongement de 1'arc Pendant la fraction de la Periode du courant oii 1'intensite est impor- tante et oü un. arc long dissiperait une quan- tit6 d'energie tres Brande, mais que, pour 1e reste de la Periode oü 1'intensite est faible, ce deinier inconvenient est negligeable par rapport ä, 1'effet utile obtenu par un allon- gement supplementaire de 1'arc.

Dans 1'interrupteur selon 1'invention, an tend, par consequent, ä, limiter 1'allongement de 1'arc et ä 1e maintenir tres court Pendant que son intensite est forte et ä 1'allonger ensuite eonsiderablement des quo son inten- sitA devient faible.

L'invention coneerne, en Premier lieu, los interrupteurs dans lesquels 1e fluide de souf- flage est un gaz comprime tel quo Fair, mais peut s'appliquer egalement aux interrupteurs dont l'are est souffle par un liquide, tel quo 1'huile, mir sous Pression par une pompe ou dispositif analogue.

L'invention est applicable aux disjone- teurG dans lesquels; la plus Brande Partie de Farc se developpe :dans un milieu oü regne une faible Pression, voisine de 1a press.ion atmo:spherique.

D'autre Part, elle ameliore aussi 1e fone- tionnement des. interrupteurs dans lesquels une Brande Partie de Farc se developpe i. l'interieur dune chambre remplie d'un gaz ä forte Pression.

Le dessin ei-annexe montre, ä, titre d'exemple et s@chematiquement, plusieurs formes d'execution de 1'objet de Finvention. Los fig. 1, 6 et 7 sont des coupes de trois exemples d'execution; los fig. 2, 4 et 5 mon- trent, en coupe, trois variantes dune elec- trode darret, la fig. 3 etant une vue en plan de 1'electrode suivant fig. 4.

Le disjoneteur ;suivant fig. 1 comporte un contact fixe 1 et un contact mobile 2 tra- versant diametralement un canal 3 par lequel Fair de soufflage est dirige Sur l'are de rup- ture se developpant ä la eAparation des con- taets. Le canal 3 se termine par une tuyere 4 debouchant dans une large cheminee 5 com- muniquant aveG Fatmosphere.

A Finterieur de la tuyere 4 est prevue une electrode 6 reliee au contact 1 et une electrode,, 7 reliee au contact 2 et disposee dans; Faxe ,de 1a tuyere 4.

Au-dessus de ces electrodes. et de cette tuyere, ä Finterieur de la cheminee 5, est prevue une electrode darret 8 reliee ä 1'elec- trode 6 et au contact 1. Celle-ei est consti- tuee par une tubulure disposee concentrique- ment autour de laxe commun de la tuyere 4 et de 1'electrode 7.

Le fonctionnement de co dispositif est 1e suivant: Loraque 1e contact 2 se separe du contact 1, 1'aro qui & 'amorce entre eux est souff1e d'abord sur les electrodes 6 et 7, so deplace ensuite 1e long d'elles et, arrive ä leurs extre- mitAs libres, il s'ineurve vers 1'electrode dar- ret 8 jusqu'ä. ce qu'il soit commute entre 1'electrode 7 et 1'electrode darret 8 et se trouve plaee dans laxe du courant de souf- flage. Il se developpe Bone ü 1'exterieur de la tuyere et los gaz qu'il & met sont evacuts librement par 1a cheminee 5.

S'agissant d'un courant alternatif dont Fintensite passe periodiquement dune valeur maxima ä la valeur zero, il arrive 1e plus souvent qu'au moment oü 1'arc vient d'etre commute sur 1'etectrode darret 8, Fintensite est tres forte. De ee fait, 1e diametre de l'are qui est approximativement proportionnel ä. la racine carree de Fintensite est egalement tres Brand, de Sorte quo la section de l'are Bouche completement 1e creux de 1',electrode darret. Aussi longtemps quo Bure cet etat, Farc ne peut par, sous Faction du soufflage, s'allonger au delä de cette electrode darret puisque la Partie de l'are qui la depasserait serait court-cireuitee par 1'electrode. Mais des quo, avec la @diminution de Fintensite du courant la section .de l'are se retrecit et ne Bouche plus 1e creux de 1'eleetrode darret, Farc entre los electrodes 7 et '8 subit, sous Faction du soufflage, un allongement sup- plementaire, ce qui facilite son extinction definitive au moment oü Fintensite a atteint la valeur zero.

Ains.i Farc reste relativement court tant quo son intensite est Brande et degage, par Rsuite, une energie et un volume de gaz fai- bles de Sorte qu'il peut etre eteint apres- son allongement supplementaire, par une energie pneumatique reduite.

Pour obtenir ce fonetionnement favora- ble, il ruffit quo 1e diametre D de 1'electrode darret 8 soit au moins aussi Brand quo 1e diametre minimum d de la tuyere de souf- flage 4; cette valeur D depend egalement de Fintensite maxima quo Pinterrupteur doit pouvoir couper. D'autre pari, la distance A entre 1'eleetrode centrale 7 et 1'eleetrode dar- rot 8 est de pr6i6rence choisie au meins aussi Brande quo la distance a pr6vue entre los deux electrodes 6 et 7, distance donnee par la tension nominale de Finterrupteur. En Fabsence de ces Mectrodes 6 et 7, la distance _9. serait ä choisir analoguement par rapport aux contacts 1 et 2. Los fig. 2 ä 5 montrent des variantes de 1'electrode darret B. Cello de 1a fig. 2 est constituee par un anneau tronconique dont 1e diametre minimum D correspond ä celui de 1'electrode 8 de la fig. 1, 1a base du cöne ei;ant placee en face des contacts. L'electrode des fig. 8 et 4 est constitu6e par un anneau cylindrique 9 de Brand diametre pourvu, ä 1'int6rieur, de saillies radiales 10 se termi- nant sur une circonference de diametre D. L'61ectrode de la fig. 5 est semblable ä la precedente mais comporte, en plus, ä 1'extr6- rnit6 libre des saillies 10, des prolongements perpendiculaires 11 se terminant sur une cir- conf6rence de diamUre D. Los Mectrodes darret suivant fig. 4 et 5 sont pr6vues ainsi pour permettre la d6tente radiale des gaz.

Enfin, 1'61ectrode 8 peut dgalement etre constituee par une grille, de prUkence cylin- drique, et comportant au centre une ouverture plus largo quo los ouvertures p6ripheriques, 1e diametre de Fouverture centrale etant au meins aussi Brand quo la secfion la plus faible de la tuyere de soufflage.

L'invention s'applique egalement aux in- terrupteurs dans lesquels an inAre encore des resistances dans 1e circuit pour pouvoir re- duire 1'6nergie de soufflage. Un tel appareil est represente par la fig. 6.

La Partie inf6rieure est identique ä la fig. 1 mais, au-dessus des organes de cette figure, an a prevu une 6lectrode auxiliaire 12 reli6e avec 1'electrode 7 par 1'interm6diaire de la resistance 18. Le diam6tre int6rieur de 1'6lectrode auxiliaire 12 creuse est bien infe- rieur ä D. D'autre Part, 1'61ectrode darret 8 est encore reliee ä une electrode d'extr6mite 14. Los differentes electrodes 7, 8, 12 et 14 sont .disposees Tune au-deseus de 1'autre dans Faxe de 1a tuyere 4, A la coupure, et tant quo 1'intensit6 du court-circuit ä couper est sup6rieure ä une valeur I determinee d'avance, 1e fonetionne- ment est 1e meme quo celui de Fappareil de la fig. 1. Des quo Fintensit6 descend au- dessous de I, 1'arc s'allonge au delä de 1'elec- trode darret 8, s'incurve sous 1'effet du souf- flage et rencontre, au bout d'un certain temps, Felectrode 12. Au Passage ä z6ro de Finten site, la Portion de droite de 1'arc entre los electrodes 7 et 8, laquelle est shuntee par la r6sistance 18, s'eteint et un arc roste amorce entre los 6lectrodes 8 et 12. Cet arc, dont 1e diametre est tres inferieur ä celui de 1'alee- trode d'arrat 8, est completement enveloppe dans 1e courant de soufflage. Il s'allonge donc tres RTI ID="0003.0269" WI="19" HE="4" LX="1118" LY="872"> rapidement, vieret en contact avec Felec- trode d'extremits 14, de sorte qu'il est com- mute entre los electrodes 14 et 12. Le courant qui parcourt cet arc etant tres reduit, cet arc est coup6 au prochain Passage ä zero de 1'intensite.

Pour los appareils ä, tr6s Brand pouvoir de coupure, la reduction du courant s'effectue en deux temps, au moyen de deux resistances introduites successivement.

Ainsi quo 1e montre la fig. 7, 1'invention est egalement applicable aux interrupteurs ä ruptures multiples. Dans 1'appareil represente par cette figure, 1'arc s'allumant entre los contacts 1 et 2 est souff16 sur los 6lectrodes 6 et 7 et partag6 en deux ares plac6s chacun dans laxe dune tuy6re 4 et 4', entre Tune de ces Mectrodes et l'une des kectrodes dar- ret 8 et 8' pr6vues dans los deux chemin6es 5 et 5'. Ces electrodes darret sont reliees entre olles et isolks des contacts. Le fonc- tionnement est analogue ä celui de 1'appareil de la fig. 6. Los arcs se d6veloppant dans los chemin6es ne peuvent depasser los slectrodes darret 8 et 8' quo lorsque 1'intensit6 du cou- rant est descendue en dessous dune valeur d6terminee. A ce moment, ils s'incurvent, viennent en contact avee los 6lectrodes auxi- liaires 12 et 12' de sorte quo los Parties een- trales 6-12 et 7-12' des ares s'6teignent au Premier Passage ä zero de Fintensite. Los fractions d'are 8-1.2 et 8'-12' qui subsis- tent s'allongent sous Faction du soufflage qui las enveloppe et viennent en contact avec las electrodes d'extremite 14 et 14'. Finalement, il ne raste que des arcs entre las electrodes 12-14 et 12'-14' et comme Fintensite qui las parcourt est tres reduite, il s'eteignent au prochain Passage ä zero de 1'intensite.

0n peut encore prevoir un autre moyen, particulierement simple, pour limiter tempo- rairement 1'allongement de Farc dans lee dis- joncteurs du type represente au dessin, dans lesquels cet arc est souffle ä traverse une ou plusieurs ouverturos ou tuyeres 4 et 4', pre- vues dans la paroi de la chambre de souf- flage 8, oü il s'amorce.

D'ans las disjoncteurs connus de ce genre et dann ceux represente#s. au dessen, la section des ouvertures au tuyeres 4 et 4' est telle- ment Brande quelle ne @s'oppose,ä aucun mo- ment, ä Fallongement de l'are au delä, de Ges tuyeres; cet allongement est, comme dearit, limite temporairement par une electrode spe- ciale B. 0r, il est possible de supprimer cette electrode 8 en donnant aux ouvertures ou tuyeres 4, 4' une section tolle quo l'are ne puisse pas los franchir aussi longtemps qu'il est traverse par un courant dune intensite superieure äcelle determinee d'avance.

Cette section ou Ges sections servant ä la fois au Passage de l'are et du courant de soufflage sont faciles ä determiner en fone- tion de 1'intensite ä laquelle 1'allongement de l'are doit Atre arrete temporairement vu que, ainsi quo cela est connu, 1'arc se com- porte comme un conducteur de section varia ble proportionnelle ä 1'intensite. Si donc 1'arc engendre ä la separation de 4eux contacts est souffle dans une ouverture ainsi dimension- nee, il ne pourra la franchir sou6 Faction de soufflage aussi longtemps que la section de 1'arc, proportionnee ä 1'intensite qui 1e par- court, est trog Brande par rapport ä la sec- tion de 1'ouverture. Il en resulte quo 1'allon- gement de 1'are, souffl6 contra une teile ou- verture, est limite' dann la Partie de la Pe riode du courant Pendant laquelle 1'intensite est @superieure ä la valeur determinee pour laquelle la section de 1'ouvorture a ete choisie. Mais, des quo Fintensite du courant est des cendue en dessous de cette valeur, 1'allonge- ment de l'are est accentue par 1e ooufflage.

La direction du mouvement des contacts est de preference perpendiculaire ä la direc- tion de soufflage et ä Faxe de Fouverture ou :des ouvertures:, comme montre au dessin. La .section de Ges ouvertures, qui ont, de pre- f6rence, la forme de tuyeres, peut etre eircu- laire ou allongee; dann ce dernier Gas., 1e Brand axe de la section Sera place dans 1e plan dans lequel se meut 1e contact mobile.

La paroi interieure des tuyeres est en matiere isolante mais pourrait aussi etre metallique. Däns ce dernier Gas, la tuyere pourrait etre reliee ä Vun des contacts.

Pour appliquer Finvention au genre d'in- terrupteurs connu dans lequel 1e contact fixe, entourant 1e contact mobile, est creux et forme une tuyere de soufflage ä la sortie dune chambro de soufflage en dehors de laquelle Farc est allonge, il n'est pas non plus necessaire d'employer une electrode dar- ret speciale. Il suffit .de choisir 1a sectiön de cette tuyere suffisamment petite pour quo la contre-pression engendree par 1'arc empeche la sortie de l'are en dehors de cette ehambre, c'est-,ä-dire au delä de la section la plus etroite de la tuyere, aussi longtemps que Fin- tensit6 momentanee du courant n'est pas des- cendue au-dessous de la valeur I precitee. Ainsi Farc subit, apr6s cet instant seulement, un allongement supplementaire sous Faction du soufflage. Generalement, Ges tuyeres sont divergentes et sortent de la chambre de souf- flage. L'effet desire est accentue en prolon- geant cette tuyere ä 1'interieur de la cham- bre et en donnant ä cette Partie de 1a tuyere une forme interieure convergente, Jans 1e sens du soufflage et concentrique au contact mobile. Ainsi, l'are se maintient, aux fortes intensites, entre cette Partie convergente de la tuyere et 1e contact mobile, lequel, en se separant du contact fixe, plonge dan.s cette chambre.

Claims (20)

1. REVENDICATION: Interrupteur electrique ä courant alter- natif dann: lequel 1'arc est allonge par un soufflage, caracterise par des moyens limi- tant temporairement cet allongement de 1'arc Pendant quo 1'intensite instantanee du cou- rant qui 1e parcourt est superieure ä, une valeur determinee d'avance. SOUS-REVENDICATIONS Interrupteur suivant la revendication, @dans lequel un fluide comprime souffle transversalement 1'arc entre los contacts contre une electrode darret creuse reliee ä 1'un des contacts et limitant son allon- gement, caracterise en ce quo la plus petite section du creux de 1'electrode darret est au moins aussi grande quo la section la plus; faible de la tuyere de soufflage.
2. 2 Interrupteur suivant la revendication et la sous-revendication 1, caracterise en ce quo 1'electrode darret est un anneau.
3. 3 Interrupteur suivant 1a revendication et la sous-revendication 1, caracteris,e en ce quo 1'electrode darret Ast constituee par une grille et comportant au centre une ouverture plus largo quo los ouvertures peripheriques, 1e diametre de 1'ouverture centrale etant au moins aussi grand quo la section la plus faible de la tuyere de soufflage.
4. 4 Interrupteur suivant la revendication et la sous-revendication 2, earacterise en ce quo 1'electrode @d'arret est constituee par un anneau muni ä son interieur de sail- lies radiales..
5. 5 Inlerrupteur suivant la revendication et la saus-revendication 1, caracterise en ce quo I'electrode darret est placee en un endroh oü regne une faible Pression.
6. 6 Interrupteur suivant la revendication et la sous-revendication 1, caracterise en ce quo la .distance entre 1'electrode d'arret, dune Part, et los. contacts au pare- hincelles, d'autre Part, est au moins egale :ä 1'.ecartement des contacts au pare- etincelles existant au moment oü 1'arc atteint 1'electrode darret.
7. 7 Interrupteur suivant la revendication et la sous-revendication 1, caracterise en ce 5 quo derriere 1'electrode darret reliee ä 1'un des contacts est .disposee au moins une electrode auxiliaire reliee ä 1'autre contact par 1'intermediaire dune r6sis- tance.
8. 8 Interrupteur suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracterise en co quo derriere 1'electrode darret et @dans faxe de celle-ei est disposee une electrocle d'extremite reliee au meme contact quo 1'electrode -d'arret.
9. 9 Interrupteur suivant la revendication et la sous-revendication 1, dann lequel 1'arc s'allumant entre los contacts est trans- forme par soufflage en au moins @deux ares en Serie, caracterise en ce qu'une electrode darret est disposee,dann 1e che- min de cliacun de ces ares.
10. 10 Interrupteur suivant la revendication et los saus-revendications 1 et 9, caracterise en ce quo deux electrodes darret sont electriquement reliees entre olles et iso- lees des contacts.
11. 11 Interrupteur suivant la revendication, Jans lequel 1'arc est souffle ä travers une ouverture dans la paroi de la chambre oü il s'amorce, caracteris,e en ce quo la sec- RTI ID="0005.0265" WI="7" HE="4" LX="1118" LY="1353"> tion de cette ouverture est choisie de tolle Sorte quo 1'arc, dopt la section augmente aveo 1'intensite du courant qui le par- court, ne pulsse pas franchir cette ouver- ture aussi longtemps qu'il est traverse par un courant dune intensite superieure ä celle determinee d'avance.
12. 12 Interrupteur suivant la revendication et la sous-revendication 11, dann lequel un Beul arc est souffle ä travers plusieurs ouvertures placees Pune ä cöte de 1'autre Jans la paroi de la chambre oü il is'a- morce, caracterise en ce quo la section de chacune de ces ouvertures est choisie de tolle Sorte qu'aucune Partie de 1'arc ne puisse franchir ces ouvertures aussi long- temps quo 1'arc est traverse par un eou- rant dune intensite superieure ä celle determinee d'avance.
13. 13 Interrupteur suivant la revendication et los ,sous-revendications 11 et 12, caraete- rise en ce <B>quo</B> l'arc s'amorce entre des contacts,se deplagant en .dossous ou ä 1'in- terieur de ces ouvertures de soafflage, dans une direction perpendiculaire,ä celle du soufflage.
14. 14 Interrupteur suivant la revendication et los sous-revendications 11 et 12, caracte- ris6 en ce quo los ouvertures ä travers lesquelles 1'arc esit souffle constituent des tuyeres.
15. 15 Interrupteur suivant la revendieation et los sous-revendications 11, 1,2 et 14, ca- ract@ris6 en ce quo 1a section des tuyeres e:st circulaire.
16. 16 Interrupteur suivant la revendication et los sous-revendications 11, 12 et 14, ca- raet6ris6 en ce quo la section des tuyeres est allongee, 1e grand axe de cette eec- tion etant place dann 1e plan dans lequel se meut 1e contact mobile.
17. 17 Interrupteur suivant la revendication et los sous-revendications 11, 12 et 14, ca- racterisA en ce quo la paroi interieure des tuyeres est en matiere ieolante.
18. 18 Interrupteur suivant la revendication et los sous-revendications 11, 12 et 14, ca- raet6rise en ee quo los tuyeres sont me- talliques.
19. 19 Interrupteur suivant la revendication, dann lequel 1e contact fixe entourant 1e contact mobile est creux et forme wie tuyere de ;soufflage ä 1a sortie dune chambre de soufflage, de Sorte quo ce soufflage chasse une Partie de 1'are ä 1'exterieur de cette chambre, caraeterise en ce quo la forme et la seetion de Bette tuyere sont telles quo la contre-pression de 1'arc empeche la sortie de 1'arc en @dehors de la chambre <B>de</B> soufflage aussi longtemps quo 1'intensite momentanee du courant n'es.t pas descendue en dessous .d'une valeur determinee d'avance.
20. 20 Interrupteur suivant la revendieation et la sous-revendieation 19, caracterise en ce quo 1e contact creux formant tuyere ,se prolonge ä 1'interieur de la ehambre et posseda dans cette Partie une forme interieure convergente.